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年8月4日，南京大学张彦旭团队在CellPress细胞出版社旗下期刊iScience发表题为“GlobalHealthImpactofAtmosphericMercuryEmissionsfromArtisanalandSmall-ScaleGoldMining”最新研究。团队开发并使用一种新型的大气-陆地-海洋-生态系统和暴露风险综合评估模型估算了土法炼金对全球居民造成的健康风险。同时，还揭示了土法炼金带来的健康损失和经济收益的空间错配。
土法炼金是汞这种全球性的污染物的主要来源。以往的研究专注于土法炼金对生活在矿区及周边的矿工和居民造成的健康损害。南京大学张彦旭团队开发并使用一种新型的大气-陆地-海洋-生态系统和暴露风险综合评估模型估算了土法炼金对全球居民造成的健康风险。张彦旭团队发现土法炼金分别贡献了每年全球大气汞沉降的12%，浮游生物体甲基汞含量的10%以及土壤总汞浓度的0.63%，造成每年全球人口总计5.IQ减少和例死亡。土法炼金带来的全球健康风险所造成的经济损失（年为71亿美元，-年总计亿美元）是其对土法炼金活动所在地造成的健康影响的经济损失的1.5倍，同时也是土法炼金所获得的经济收益（亿美元）的一半。该团队还揭示了土法炼金带来的健康损失（汞污染暴露）和经济收益的空间错配，并认为由北半球国家（主要的土法炼金健康损失承担地区）向南半球国家（主要的土法炼金经济收益获得地区）提供如减少土法炼金汞污染排放相关的认知水平提高、能力建设和技术转移等措施是极具成本效益的。
研究背景
汞（Hg）及其化合物（如甲基汞（MeHg））作为全球性的污染物具有极强的毒性，不仅能够破坏中枢神经系统、造成儿童认知缺陷，还能损害大脑、心血管、肝脏等。而全球汞污染的最主要来源是由土法炼金（ArtisanalandSmall-scaleGoldMining（ASGM））过程中产生的汞蒸汽。土法炼金贡献了全世界黄金总产量的20%，大约吨每年，是超过70个国家中的万人的谋生手段。然而，土法炼金每年消耗了超过1吨汞，其中绝大部分（大约-吨每年）被直接排放至大气中，这也使得土法炼金超过燃煤电厂成为大气汞排放的首要排放源（约占全球总大气汞排放的37%）。土法炼金产生的汞污染不仅对生活在矿区周边地区的矿工和居民造成巨大的健康损害，还会由大气传输扩散到全球，在沉降至陆地和水生环境中后进入全球生物化学循环中。进入生物地球化学循环中的汞会被厌氧生物转化为更具有毒性的甲基汞，甲基汞会随着食物网在如鱼类、海产品、大米等生物体中进一步累积，由此给全球居民带来了不可忽视的健康风险。以往的研究聚焦于土法炼金产生的汞污染对矿区周边的居民的健康损害，忽略了土法炼金产生的汞污染经大气传输、迁移、沉降、转化、富集后对全球居民的健康影响。
为此，张彦旭团队设计了一种大气-陆地-海洋-生态系统和暴露风险综合评估模型，通过使用该模型追踪了年以来由土法炼金产生的汞排放，估算了土法炼金对大气、土壤、海洋、浮游生物等环境中汞\甲基汞浓度的贡献，进一步评估了土法炼金对全球居民造成的差异化的汞暴露健康风险并结合土法炼金带来的经济效益做成本-效益分析，最后为全球汞污染管控，居民健康风险降低提供政策建议和科学支撑。
模型介绍
此研究中所使用的大气-陆地-海洋-生态系统和暴露风险综合评估模型由汞传输模式和甲基汞暴露风险模型组成。其中汞传输模式是由三维的大气模式GEOS-Chem，三维的海洋模式（MITgcm）以及二维的陆地模式（GTMM）耦合而成的地球系统模式。甲基汞暴露风险模型通过结合各国居民饮食结构、不同食物中甲基汞浓度、汞传输模式结果计算了各国居民整体甲基汞暴露水平，再根据汞暴露与智力水平（IntelligenceQuotient（IQ））降低、寿命减少之间的关系，统计学生命价值方法（ValueofStatisticalLife（VSL））估算出由汞污染引起的各国居民健康损害导致的经济损失。
研究发现
由土法炼金产生的汞污染排放对大气中的汞含量、大气汞沉降、浮游生物中甲基汞浓度、土壤总汞浓度产生了不同程度的贡献。-年，土法炼金累积贡献了15,吨汞排放，其中32%来自撒哈拉以南非洲地区，29%来自南美洲地区，17%来自热带亚洲地区。截止到年，由土法炼金产生的大气汞贡献了全球大气汞沉降的12.2%，这些沉降大多集中在土法炼金活动所在地区，如南美洲地区的哥伦比亚、委内瑞拉，撒哈拉以南非洲地区的肯尼亚和埃塞俄比亚。土法炼金产生的汞污染排放对浮游生物中甲基汞浓度贡献率达到10.4%，对土壤总汞浓度的贡献为0.63%。这些结果也揭示了土法炼金汞污染排放增加与环境中的汞及汞化合物浓度变化的非线性关系。
-年土法炼金相关汞的排放趋势以及在不同环境中的积累
土法炼金相关的甲基汞暴露引起的各国健康损失与各国汞污染排放、由土法炼金产生的经济收益在地理分布上存在严重的错配。年，源于土法炼金的甲基汞暴露或导致全球总计5.点IQ损失以及1,例由心血管疾病引起的死亡，带来约71亿美元的经济损失（以年美元购买力计算）。而由土法炼金引起的甲基汞暴露对各国居民造成的健康损失不仅受到汞在不同地区的排放、迁移、转化、沉降的影响，还与各国居民的饮食结构、经济水平、人口分布有关。研究发现，土法炼金产生的汞污染排放对不同国家和地区的居民造成了差异化的健康损失。具体来说，欧洲以24亿美元的健康损失排在第一位，紧随其后的是亚洲（23亿美元）、北美洲（18.1亿美元）、非洲（3.1亿美元）、南美洲（2.1亿美元）、大洋洲（1.7亿美元），然而绝大部分土法炼金产生的经济收益由南美洲和非洲获得。-年，每年土法炼金相关的汞污染暴露导致的健康损失由年的5.9亿美元增至年的71亿美元，平均年增长率6.1%，总计达到1,亿美元。这与四十年来世界各国人口的持续增长，经济的不断发展有关。而由于黄金价格的急速上涨，这一时间段由土法炼金的产生的收益由年的0.亿美元增至年的亿美元，总计达到3,亿美元。土法炼金带来的损失（汞污染暴露）与收益（黄金产出）的比值也由50%-%（-）降低至60%-70%（-），再急剧降低至约20%（-）。
以往的研究一直认为生活在土法炼金矿区的万名矿工和居民是受到汞污染暴露影响最多的人群之一，然而此研究发现，土法炼金产生的汞污染排放对全球总人口造成的健康损害是对土法炼金矿区周边矿工和居民造成健康损害的1.5倍。此研究还根据黄金价格、黄金产量变化趋势对土法炼金规模的影响估算了-年由土法炼金产生的汞污染排放。估算平均值显示年土法炼金产生的汞污染排放约为吨，与联合国环境规划署年的估算值相当。
-土法炼金产生的经济收益和土法炼金相关的汞污染带来的健康损失对比以及-来土法炼金产生的汞污染排放估算
政策建议
基于土法炼金对全球居民健康产生的负外部性及其产生的健康损失和经济收益的南北空间错配（健康损失主要集中在北半球，经济收益主要集中在南半球），此研究建议北半球国家应当向南半球国家提供财政、技术和制度上的支持和干预以减少土法炼金产生的汞污染排放。而相关的支撑和干预所需的成本与土法炼金产生的汞污染引起的全球健康损失相比仅为后者的几十分之一甚至几百分之一，因此与减少土法炼金产生的汞污染相关的国际支持与合作具有极高的成本效益。
本论文通讯作者为南京大学张彦旭教授，张彦旭教授团队研究生庞巧童、顾静为共同第一作者，南京大学王海鲲教授为合作者。
作者介绍
庞巧童
博士研究生
庞巧童，南京大学大气科学学院级博士研究生。
主要研究领域：汞污染、塑料污染对碳循环的影响及相关的环境政策、环境健康分析。
顾静
硕士研究生
顾静，南京大学大气科学学院级硕士研究生。
主要研究领域：汞的大气传输与生物地球化学循环。
王海鲲
教授
王海鲲，南京大学大气科学学院教授、中国环境科学学会青年科学家分会委员，哈佛大学中国能源环境项目客座高级研究员。
主要研究领域：人为源大气排放及其社会经济驱动、大气环境变化的健康影响、气候环境政策的费用效益等。
张彦旭
教授
张彦旭，南京大学大气科学学院教授，国家青年人才计划，江苏省双创人才。
主要研究领域：大气化学、环境化学、海洋化学；大气、海洋输送模式开发持久性污染物(汞、POPs)的生物地球化学循环；城市(超高精度)空气质量模拟；气候、能源和环境政策对空气质量和人体健康的影响。
相关论文信息
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